DE3324483A1 - Arrangement for soft braking of moving parts - Google Patents

Abstract

An arrangement and a method are indicated for soft and jolt-free braking of preferably longitudinally-moving, motor-driven masses such as sawing machines or carriages of grinding machines with a one-quadrant drive, having a braking characteristic similar to braking by means of a four-quadrant drive. This is achieved by a power transistor being arranged in the brake circuit, for controlling the motor, which power transistor is pulsed via a clock generator with a variable pulse sequence and/or pulse magnitude, regulated braking being achieved in a further version by means of an actual/desired comparison via a microprocessor.

Description

Anordnung zur weichen Bremsung Arrangement for soft braking

beweglicher Teile Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur weichen Bremsung beweglicher Teile, insbesondere schwerer Teile wie Schlitten von Werkzeugmaschinen, bei denen sowohl die Beschleunigung als auch das Abbremsen auf einer kurzen Wegstrecke erfolgen muß. moving parts The invention relates to an arrangement for soft Braking of moving parts, especially heavy parts such as machine tool slides, where both acceleration and deceleration over a short distance must be done.

Eine solche Aufgabenstellung ergibt sich z.B. für Werkzeugmaschinen wie Sägen in Sägewerken oder Schleifmaschinen, bei denen der Schlitten entlang eines Werketückes geführt wird und nach möglichst kurzer An fahrstrecke die optimale Bearbeitungsgeschwindigkeit erreichen soll und ebenso auf möglichst kurzer Auslaufatrecke wieder abgebremst und zum Rückwärtslauf umgeschaltet werden soll. Dabei muß das Abbremsen weich erfolgen, um insbesondere Stöße auf die mechanischen Teile wie z.B. das Getriebe, zW vermeiden, da solche Stöße zu einem vorzeitigen Verschleiß führen. Außerdem muß bei solchen Anordnungen die thermische Belastung des oder der Antriebsmotore und der dazugehörigen elastischen Bauteile niedrig gehalten werden. Um ohne mecilanisohe Bremsen eine solche Anordnung zu betreiben, wird die gewünschte Beschleunigung und Abbremsung über den Antriebsmotorvorgenommen. Dabei kann es sich um einen oder mehrere Motore handeln, so kann etwa zum Abbremsen ein eigener bremst mtor eingesetzt werden.Such a task arises e.g. for machine tools like saws in sawmills or grinding machines, where the slide along one Work piece is guided and the optimum processing speed after the shortest possible approach should reach and also slowed down again on the shortest possible exit path and to switch to reverse. The braking must be gentle, in particular to avoid impacts on mechanical parts such as the gearbox, for example, since such impacts lead to premature wear. In addition, must with such Arrangements the thermal load of the drive motor or motors and the associated elastic components are kept low. To get one without mechanical brakes To operate such an arrangement, the desired acceleration and deceleration will be achieved made via the drive motor. It can be one or more motors act, for example, a separate brakes mtor can be used to brake.

Bei den bekannten Zlerfahren wird zum Bremsen an den Motor anstelle der anliegenden Eilgangsepannung, d.h. der für den Betrieb des Ensetriebenen Teiles während der Arbeitsleistung bei höherer Geschwindigkeit erforderlichen Spannung die Schleichspannung, mit der der Motor bis zum Auslauf betrieben wird (bzw. bis zur Reversion) und die entsprechend niedrig ist, angelegt. Um zu verhindern, daß der Motor und damit das angetriebene Teil auf einer sehr langen Strecke ausläuft, wird bei den bekannten Verfahren über ein Schütz oder einen Thyristor der Ankerstrom des Gleichstrom-Motors über einen Bremswiderstand kurzgeschlossen. Dadurch wird der dann als Generator wirkende Anker sehr schnell auf Schleichspannung abgebremst und läuft mit dieser Schleichspannung bis zum Abschalten langsam weiter.In the known Zlerfahren, the engine is used instead of braking the applied rapid traverse voltage, i.e. that for the operation of the driven part voltage required during work performance at higher speed the creeping voltage with which the motor is operated until it stops (or until for reversion) and which is correspondingly low. To prevent that the motor and thus the driven part coasts down over a very long distance, In the known methods, the armature current is via a contactor or a thyristor of the DC motor short-circuited via a braking resistor. This will the armature then acting as a generator braked very quickly to creep voltage and continues to run slowly with this creeping voltage until it is switched off.

Diese bekannte Abbremsung über den Antriebsmotor hat jedoch den Nachteil, daß bei anliegender Schleichspannung der Bremswiderstand bis zum völligen Abbremsen mit der Schleichspannung beaufschlagt ist und demzufolge sehr heiß wird, was bis zum Abschalten zu einem hohen und unnötigen Energieverbrauch führt. Der Energieverbrauch wird dabei noch höher und die Bauteile thermisch belastet weil die Schleichspannung infolge des Spannungsteilers zwischen Motor und Bremswiderstand höher sein muß. Nachteilig ist auch die schlagartige Wirkung der Bremse. Diese belastet außerdem die mechanischen Maschinenteile unzulässig. Auch ein einfaches Abschalten des Eilganges vor der Bremsung ist keine geeignete Lösung, da dann nicht im Schleichgang weitergefahren werden kann.However, this known deceleration via the drive motor has the disadvantage that when creeping voltage is applied, the braking resistor is applied until it is completely braked is applied with the creeping voltage and is therefore very hot, which is up Switching off leads to high and unnecessary energy consumption. The energy consumption becomes even higher and the components are thermally stressed because of the creeping voltage must be higher due to the voltage divider between motor and braking resistor. The sudden effect of the brake is also disadvantageous. This is also a burden the mechanical machine parts are not permitted. Also a simple deactivation of the rapid traverse before braking is not a suitable solution, since then you do not continue to drive at slow speed can be.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur weichen und ruckfreien Bremsung beweglicher Teile aufzuzeigen, welche die aufgezeigten Nachteile vermeidet und eine Abbremscharakteristik ähnlich der einer Bremsung mittels eines 4-uadrantenantriebes aufzeigt.The invention is therefore based on the object of providing an arrangement for to show soft and jerk-free braking of moving parts, which the indicated Avoids disadvantages and a braking characteristic similar to that of braking by means of a 4-uadrant drive shows.

Die Aufgabe wird durch Anordnung eines Leistungstransistors im Bremsstromkreis eines den Antrieb bildenden Gleichstrommotors gelöst, wobei der Tro - nsistor nicht im aktiven Regelbereich betrieben, sondern getakelt wird. Damit können bei der erfindungsgemäßen Anordnung einfache handelsübliche Transistoren verwendet werden9 während bei Betrieb im aktiven Regelbereich ein dem Takten entsprechendes Verhalten nur durch verwendung sehr teurer hochleistungsfähiger Transistoren in Verbindung mit einem steuernden RC- oder LC-Glied erreicht werden kann Mit dieser er findungsgemäßen Anordnung können nämlich sehr hohe Ströme, die zur Bewegung der großen Massen bei Sägemaschinen oder Werkzeugmaschinen erforderlich sind9 geschaltet und der fntriebsmotor abgebremst werden.The task is achieved by arranging a power transistor in the braking circuit of a DC motor forming the drive is released, whereby the transistor is not operated in the active control range, but rather rigged. This can be used in the invention Arrangement of simple off-the-shelf transistors can be used9 while in operation In the active control range, a behavior corresponding to the timing can only be achieved through use very expensive high-performance transistors in conjunction with a controlling RC or LC element can be achieved with this he inventive arrangement can namely very high currents that are used to move the large masses in sawing machines or Machine tools are required9 switched and the drive motor braked will.

Um die Abbremsung besonders weich durchführen zu tonnen, wird in dem Schaltkreis ein stbuerbarer Taktgeber angeordnet, mit dem die Impulshäufigkeit verändert werden kann, so daß beim Abbremsen zunächst mit einer geringen Anzahl von Impulsen 9 vorzugsweise 50 und sodann zunehmend bis zum Schluß des Abbreiiisvorg-anges mit einer hohen Anzahl von Impulsen, vorzugsweise 1000 gebreriist werden kann.In order to make the deceleration particularly smooth, the Circuit a controllable clock is arranged, with which the pulse frequency changes can be so that when braking initially with a small number of pulses 9 preferably 50 and then increasingly until the end of the demolition process with a high number of pulses, preferably 1000 can be burned.

Dabei hat sich gezeigt 9 daß es zweckmäßig ist, zu der Impulsfolge pro Zeiteinheit auch die Impulsbreite, d.h.It has been shown 9 that it is useful to the pulse train per unit of time also the pulse width, i.e.

die Dauer der Wirksamkeit der Impulse zu verändern.to change the duration of the effectiveness of the impulses.

Dabei kann mit bekannten Mitteln die Impuls folge und/ oder die Impulsbreite derart verändert werden, daß eine Bremswirkung von 0 bis nahezu 100°ó einstellbar ist.The pulse sequence and / or the pulse width can be used with known means can be changed in such a way that a braking effect can be set from 0 to almost 100 ° ó is.

Um diese Bremsung, - die entsprechend der einmal gewählen Einstellung unbeeinflußbar abläuft - zusätzlich regelbar zu gestalten, wird nach einem Ist/Soll-Vergleich der zu jedem beliebigen Zeitpunkt vorhandenen Motorspannung mit der mittels eines Potentiometers für den individuellen Abbremsvorgang eingestellten Schleichspannung die Taktfolge (Impulshäufigkeit und/oder Impulsbreite) derart durch ein Regelelement verändert, daß eine kontinuierlich wirkende und damit weiche Bremsung gesichert ist.To this braking, - according to the setting once selected uninfluenced - to make it also controllable, is based on an actual / target comparison the motor voltage present at any given point in time with the by means of a Potentiometer for the individual braking process adjusted creep voltage the clock sequence (pulse frequency and / or pulse width) in this way by a control element changed that a continuously acting and thus soft braking ensured is.

In dem Bild 1 ist ein Abbremsverlauf dargestellt mit unterschiedlicher Abbremsgeschwindigkeit. Dabei zeigt die Kurve a nach Abschalten des Eilganges zunächst eine stärkere und sodann in harmonischem übergang eine langsamere Abbremsung; Kurve b zeigt einen linearen Abbremsvorgang und Kurve c einen zunächst langsameren und sodann stärkeren Abbremsvorgang.In Figure 1, a braking process is shown with different Deceleration speed. The curve a shows initially after the rapid traverse has been switched off a stronger and then in a harmonious transition a slower deceleration; Curve b shows a linear braking process and curve c an initially slower one then stronger braking process.

Bild 2 schließlich zeigt als Blockdiagramm die Schaltung, wobei über einen Integrator die Sollwerteingabe erfolgt.Finally, Figure 2 shows the circuit as a block diagram, with over the setpoint input is carried out by an integrator.

Ein Regler regelt hierbei in Abhängigkeit von dem Ist/Soll-Vergleich über einen Mikroprozessor die so gewählte Abbremsung.A controller regulates this depending on the actual / target comparison the selected deceleration via a microprocessor.

- L e e r s e i t e -- L e r s e i t e -

Claims (5)

Patentanspruche Anordnung zum Abbremsen von vorzugsweise längsbewegten motorisch angetriebenen Massen durch Umschalten des Antriebsmotors vom Eilgang auf den Bremsung7 gekennzeichnet durch einen in dem Bremsstromkreis angeordneten Leistungstransistor,auf den in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors oine während des Abbremsvorganges durch Takten veränderliche Anzahl von Impulsen mit veränderbarer Impulsbreite einwirkt. Arrangement for braking preferably longitudinally moved motor-driven masses by switching the drive motor from rapid traverse to the braking7 characterized by a power transistor arranged in the braking circuit depending on the speed of the drive motor oine during the braking process acts by clocking a variable number of pulses with a variable pulse width. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Takt folge in Abhängigkeit eines Ist/Soll-\Iergleiches zwischen der zu jedem Abgreifzeitpunkt vorhandenen tiotorspannung mit der an einem Potentiometer eingestellten Schleichspannung die Takt folge mittels eines Mikroprozessors eingestellt wird. 2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the clock follow depending on an actual / target equality between the at each tapping time existing gate voltage with the creep voltage set on a potentiometer the clock sequence is set by means of a microprocessor. 3. Verfahren zum Abbremsen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungstransistor zunächst zum Beginn des Abbremsvorganges bei hoher generatorischer Leistung des Antriebsmotors mit einer geringen ImpuJshäufigkeit und im Verlauf des Abbremsworganges mit einer zunehmenden Impulshäufigkeit gesteuert wird. 3. The method for braking according to claim 1 or 2, characterized in that that the power transistor initially at the beginning of the braking process with high generator Power of the drive motor with a low pulse frequency and in the course of the Abbremsworganges is controlled with an increasing pulse frequency. 4 Verfahren zum Abbremsen nach Anspruch 3, dadurch gekennze$chnet, daß der Leistungstransistor zunächst zum Beginn des Abbremsvorganges bei hoher generatorischer Leistung des Antriebsmotors mit Impulsen geringer Breite und im Verlauf des Abbremsvorganges mit zunehmender Impulsbreite gesteuert wird. 4 method for braking according to claim 3, characterized in that that the power transistor initially at the beginning of the braking process with high generator Power of the drive motor with pulses of small width and in the course of the braking process is controlled with increasing pulse width. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunahme der Impulshäufigkeit linear erfolgt.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the The pulse frequency increases linearly.